水电站及水工建筑物综合复习资料.

1、水电站及水工建筑物建筑物复习资料第一章绪论水资源是重要的自然资源之一，是人类赖依生存和社会生产不可缺少而又无法替代的物质资源。地球上的水总量很大，约为15*108Km3，其中人类可以利用的淡水总量为0.38*108Km3,仅占全球总水量的2.5%。我国水资源总量丰富，人均占有量较少，人均占有量为2300M3，相当于世界人均占有量有1/4。水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。水利工程的根本任务是：除水害兴水利。资源水利就是从水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护等六个方面系统分析，综合考虑，实现水资源的可持续利用。水工建筑物：为了达到防洪、灌溉、

2、发电、供水等目的，需要修建各种不同类型的水工建筑物，用来控制和支配水流。这些建筑物统称为水工建筑物。水利枢纽是指集中建造的几种水工建筑物配合使用，形成一个有机的综合体，称为水利枢纽。水利枢纽分为蓄水枢纽（水库）和取水枢纽。其中水库枢纽包括挡水、泄水、输水（或引水）三类建筑物，称为水库三大件。水工建筑物的分类按其在枢纽中的作用分为：挡水建筑物：用以拦截江河，形成水库或壅高水位。如拦河坝、拦河闸。泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道、隧洞。输水建筑物：为灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。如：引水隧洞

3、、渠道、渡槽、倒虹吸等。取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段、进水闸等。整治建筑物、专门建筑物。水工建筑物的特点：（1）工作条件的复杂性；（2）设计选型的独特性；（3）施工建造的艰巨性；（4）工程效益的显著性；（5）环境影响的多面性；（6）失事后果的严重性；水利枢纽按其规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。水工建筑物按其所属枢纽工程的等别及其在工程中的作用和重要性分为五级。第二章1、水电站类型：坝式水电站、引水道式水电站、混合式水电站、抽水蓄能电站、潮汐电站有压进水分类：坝式进水口、岸式进水口、塔式进水口。（塔式进水口可从一边或四周进水）进水口的功能要求：a、要有

4、必需的进水能力；b、水质符合发电要求；c、水头损失要小；d、流量可按要求控制；e、施工、安装、运行和检修方便。2、有压进水口工作闸门后设通气口的作用是：当工作闸门关闭时给有压引水道系统及时补气，以免系统内发生真空；在压力系统充水时，通过通气孔排出空气。3、沉沙池常布置在无压进水口之后、引水道之前。4、压力前池（把无压引水道的无压流变为压力管道的有压流的连接建筑物）的功用是：（1）平稳水压，平衡水量；（2）均匀分配流量；（3）宣泄多余水量；（3）拦阻污物和泥沙压力前池的组成：前室、压力管道的进水口及设备、泄水和排沙建筑物。压力前池应尽可能接近厂房，以节省造价。第三章1、压力管道供水方式：单元供水

5、、联合供水、分组供水2、明管路线选择原则：a、管道线路应尽可能短而直；b、选择良好的地质条件；c、尽量减少管道线路的起伏波折，以防止气蚀。3、管道与主厂房的关系：正向引近 开挖量小，高压水流会对厂房及人员构成危害 纵向引近 减轻钢管破裂时对厂房及人员的威胁，水头损失增加，厂房开挖量增加 斜向引近 介于正向引近和纵向引近之间4、明钢管在钢管轴线转弯处设镇墩（防止钢管位移），镇墩间管段用支墩支撑(支撑钢管)，两个镇墩间设有伸缩节（减小温度应力）5、支墩的形式：滑动式支座、滚动式支座、摇摆式支座第四章1、地下埋管的优点：（1）布置灵活方便； （2）利用围岩承担内水压力，减少钢忖壁厚； （3）运行安全

6、 缺点：造价较高、抗压弯稳定性问题突出2、影响钢衬应力因素分析：提高围岩的抗力系数能显著降低钢衬应力，缝隙值越小越好3、关于埋管围岩承载力的分析方法有：最小覆盖厚度方法、抗上抬方法、有限元分析方法4、防止钢衬失稳的根本方法：采取有效措施，降低地下水压力。第五章1、混凝土坝体内压力管道按布置形式分为：坝内埋管、坝上游面埋管、坝下游面埋管第六章1、岔管布置形式：卜形布置 对称Y形布置 三岔形布置2、贴边岔管的典型布置是卜形。我国在中压力地下埋管中应用贴边岔管较多第七章1、调节保证计算的目的：（1）正确合理地解决导叶启闭时间、水锤压力和机组转速上升三者之间的关系；（2）选择适当的导叶启闭时间和方式；

7、（3）使水锤压力和转速上升值均在经济合理的允许范围之内2、水锤 过程分析 P1033、连续方程：fv=F+Q P110第九章1、由于水锤，水管末端阀门或导叶处产生的附加压力P= 公式中，为水的容重（=10）；为管道水压力增量；为管道断面积；a为水锤波速；为初时刻管中流速；为末时刻管中流速；g为重力加速度（取9.81m2/s） 2、直接水锤：由水库处异号反射回来的水锤波尚未到达阀门之前阀门已经关闭。 间接水锤：阀门关闭结束前水库异号反射回来的降压波已经到大阀门处。阀门处的水锤升压值 间接水锤值小于直接水锤值3、管道特性系数 P1286、图9-4 会判别、何时是第一相水锤、末相水锤7、高水头电站主

8、要发生第一相水锤，关闭导叶时先慢后快；低水头电站发生末相水锤（极限水锤），关闭导叶时先快后慢。8、P136等价管的特性系数；尾水管进口处的水锤压力 其中下标T、c、b分别表示压力管道、蜗壳、尾水管。9、减小水锤压力的措施：a、缩短压力管道的长度；b、延长有效的关闭时间；c、减小压力管道中的流速；d、改变调速器调节程序第十章1、调压室的作用： 反射水锤波、减小水锤压力、改善机组在负荷变化时的运行条件2、调压室的基本类型：（名称及特点） 简单圆筒式调压室：优点：自上而下具有相同断面，结构简单，反射水锤波好；缺点：波动振幅大，衰减慢，水头损失较大。用于低水头小容量电站 阻抗式调压室：优点：减小了调压

9、室容积，波动振幅比简单圆筒式小；缺点：反射水锤波较差。用于中水头和引水道长度不大的电站。 水室式调压室：重心较圆筒式调压室高，相同能量可存储在较小容积中。适用于高水头、要求稳定断面较小、而水库工作深度较大的水电站。 溢流式调压室：顶部设有溢流堰，水位下降的波动无法限制。常与双室式调压室结合使用。 差动式调压室：由两个不同直径的同心圆组成，吸取了阻抗式和溢流式的优点，但结构复杂，造价高。 适用于地形、地质条件不允许大断面及距离地面较深的调压室时的中高水头水电站。 气垫式或半气垫式调压室：可尽量靠近厂房布置，大大减小水锤压力。对水轮机调节较容易。适用于深埋于地下的引水道式地下水电站。水头愈高，经济

10、性越好。3、调压室水位波动稳定的条件是 m>0 ; w>0 P1574、调压室水力计算： 由调压室水位波动的稳定条件，确定调压室的断面积（水位波动的稳定性计算）引水道应选用可能的最小糙率（），而压力管道则应选用可能的最大糙率（使H1小） 计算调压室最高涌波水位，从而确定调压室的顶部高程（最高涌波水位的计算） 上游水库水位应取正常发电可能出现的最高水位，一般按设计洪水位计算。引水道的糙率应取可能的最小值（能耗少、涌波高）。计算工况应按丢弃全负荷考虑。 计算调压室最低涌水位，从而确定调压室底部和压力管道进口的高程（最低涌波水位的计算） 上游水库水位应取可能的最低水位，引水道糙率则取可能

11、的最大值（阻力大、供水慢）第十一章1、 水电站厂房从设备布置、运行要求的空间划分为：主厂房、副厂房、主变压器场、开关站2、 厂房在垂直面上根据工程习惯，主厂房以发电机层楼版面为界，分为上部结构和下部结构3、 厂房的类型分为：（1）地面式厂房（河床式厂房，坝后式厂房，坝内式厂房，岸边式厂房）；（2）地下式厂房；（3）抽水蓄能电站厂房；（4）潮汐电站厂房4、 溢流式厂房和挑越式厂房都是封闭型的厂房；潮汐电站厂房基本上与河床式厂房相同，厂内采用贯流式机组5、 调速系统的组成：a、调速操作柜；b、油压装置；c、接力器；d、输油管道和漏油装置6、 大中型水轮机常用的进水阀有蝴蝶阀和球阀7、 油系统分为透

12、平油系统（润滑、冷却、提供压力）和绝缘油系统第十二章1、 水轮机的安装高程是控制高程2、 高压电气设备布置原则：（1）应尽量靠近厂房内的机组，可缩短昂贵的发电机电压母线的长度，减少电能损失和故障机会，并满足防火、防爆、放水雾和通风冷却的要求，安全可靠；（2）使升压变压器与主厂房的装配场同一高程，以便运输、安装和利用轨道推进厂房的装配场检修；（3）应考虑升压变压器的运输和高压侧出线的方便；（4）应布置在不受洪水淹及的露天场地上，而且基础坚实可靠。3、 副厂房的位置：在主厂房的上游侧、下游侧、在主厂房靠对外交通的一端。（各自的适用情况见P211）4、地下厂房的优越性：（1）在深峡谷、大泄量的河道内

13、，采用地下厂房有利于水工枢纽的总体布置； （2）在山岩不稳定地区，厂房和压力管道可避免山坡崩坍的危害，并且具有良好的人防条件； （3）有可能降低建筑物的工程造价； （4）在严寒、酷热或多雨地区，厂房的施工和运行可不受气候的影响； （5）有利于保持地面自然景观。 第一章 绪论一、 中国最大、最早的水电站的相关知识点：我国第一座水电站昆明石龙坝水电；世界上已建成的最大的水电站伊泰普水电站，由巴西与巴拉圭共建，装机容量1260万KW；世界上在建的最大的水电站：三峡水电站。总装机可达2240万KW。二、我国水资源的特点：(1)总量丰富，分布不均。(2)开发率低，发展迅速。三、水力发电的原理：在天然河流

14、上修建水工建筑物，集中水头，形成水头差，通过一定的流量将“水能”输送到水轮机中，使水能转变为旋转机机械能，带动发电机发电，有输电线路送往用户、四、水力发电的优缺点：优：(1)、水电是再生性能源。(2)、水资源可综合利用。兼顾防洪、航运及灌溉等综合效益。(3)、可存储和调节水能。(4)、水力发电的可逆性。就抽水蓄能电站而言。(5)、机组运行灵活。主要是远程调控。(6)、生产成本低，效率高。节约煤、石油、天然气及人力资源。(7)、有利于改善生态环境，污染小。缺：(1)所处地理位置给建设及输电带来困难。(2)工程量大，工期长。(3)造成水库淹没，从某些方面对自然生态环境有不利影响。(库区：淹没、滑坡

15、坍岸、水库淤积、生态变化、水温变化、水质变化、气象变化、诱发地震、卫生条件恶化。水库下游：水清引起河道冲刷、原河道水量变化、河道水温、水质变化。)五、河川水能资源的开发方式，水电站形式及适用条件:坝式：在河道上修建拦河大坝，坝前壅水，形成水库，集中落差，调节流量。多建在Q大、i小的山谷河段上。坝式水电站多分为河床式(厂房直接挡水。电站引用 Q一般很大。H<3040m。常建于河道中下游i较平缓河段上。)和坝后式(将厂房置于坝后，且二者分开。H较大。常建于河流中上游山区峡谷地段。)两种。引水式：河段上游筑闸或低坝(或无坝)取水，经人工引水道(渠道、隧洞、管道等)引水到河段下游，集中落差。适用

16、于i大、Q较小的山区河段，或河道裁弯引水及跨流域引水，以便取得很高的H。(1)无压引水式水电站：采用明渠或无压隧洞，以明流引水。 (2)有压引水式水电站：采用压力隧洞或压力管道引水。混合式：同一河段上，用坝集中上游部分落差，再通过有压引水道集中坝下游部分落差而形成总水头。适用于上游有良好坝址，而紧邻水库下游河道突然变陡或河流有较大转弯的情况。六、抽水蓄能电站机组的类型及组成：1纯抽水蓄能电站：发电引水无天然径流。2混合式抽水蓄能电站：发电引用流量中有部分天然径流 。七、区分毛水头及工作水头的定义。毛水头：水电站进口断面与尾水出口断面的水位差。(1.反击式水轮机：为水电站的上下游水位差。2.冲击

17、式水轮机：为上游水位与喷嘴处的高程差。)工作水头：工作水头即作用在水轮机上作功的有效水头,以m计。水轮机设计水头指水轮机发出额定功率时的最低水头。第二章 水轮机及其选择水斗式也叫切击式一、反击式及冲击式水轮机的类型：1、反击式水轮机(转轮利用的水流的势能和动能做功的水轮机)(1)混流式水轮机HL：水流径向流入、轴向流出转轮。单机容量可达几十至几十万kW；叶片通常为10-20片；适用水头范围为20-700m。结构简单、运行稳定、效率高，为现在应用最广泛的一种水轮机。(2)轴流式水轮机ZL：水流轴向进入、而轴向流出转轮。单机容量可为十几到十几万kW； 转轮叶片数一般为4-8片。分为转桨式、定桨式、

18、调桨式。(3)斜流式水轮机XL：水流斜向进入、轴向流出转轮。叶片可转动，且轴线与主轴轴线斜交(45°-60°)；叶片数一般为8-12片；适用水头范围一般为40-200m；单机容量一般为几千至几万kW。(4)贯流式水轮机：当轴流式水轮机的主轴装置成水平或倾斜的，而且不设蜗壳，使水流直贯转轮。其一般适用于H<20m的低水头水力资源的开发。按发电机装置方式的不同，可分为全贯流式(发电机转子安装在转轮外缘。)和半贯流式(为避免全贯流式水轮机存在的问题，发电机可采用轴伸式、竖井式、灯泡式装置。)2、冲击式水轮机(站轮只利用水流动能做功的水轮机):(1)水斗式水轮机：由喷嘴出来的

19、射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗做功。适用H：402000m。其使用最广泛，尤其是高水头、小流量的情况，目前应用的最高水头为1770m。 (2)斜击式水轮机:由喷嘴出来射流，是沿着与转轮平面成某一角度(约为22.5°)的方向冲击转轮。适用H：25300m。 (3)双击式水轮机:由喷嘴出来的射流首先从转轮外缘冲击叶片，接着水流又自内缘再一次冲击叶片。适用H：5150m。二、HL及CJ水流流经过程 ：HL水流过程：水流蜗壳座环导叶转轮尾水管下游；CJ水流过程：高压水流喷管转轮(或折向器)(机壳、饮水板)尾水管三、水轮机型号的涵义：解释水轮机型号的意义：(为水轮机转轮的标称直径D1，以c

20、m为单位。)ZZ440 -LH - 430：表示轴流转浆式水轮机，型号440，立轴，混凝土蜗壳，转轮标称直径430cm。对于水斗式水轮机，型号的第三部分规定按正式方式表示：水轮机转轮的标称直径/(作用在每一转轮上的喷嘴数目×射流直径)。 2CJ30W 120/(2×10)：表示一根轴上有两个转轮的水斗式水轮机，转轮型号为30，卧轴，转轮直径为120cm，每个转轮上有两个喷嘴，射流直径为10cm。四、导叶作用：导叶及传动机构：控制机组出力工况。导叶开度：相邻两导叶间可能通过的最大圆柱体直径，为长度量纲；五、蜗壳的类型，适用条件及作用：金属蜗壳(较高水头H大于40米的水电站和小

21、型卧式机组)、混凝土蜗壳(水头在40米以下的水电站)；作用：(任选一个写)引导水流均匀、平轴对称的进入水轮机导水机构，并使水流在进入导叶前形成一定的环流以提高水轮机的效率和运行稳定性设置在压力管道末端与座环之间，使水流产生圆周运动，形成环流，并引导水流以较小的水头损失、匀地轴对称地进入转轮。七、尾水管的类型及作用：直锥：相当于直径逐渐扩大的空心圆台，材料为钢板。其水头损失小，简单，效率高，但会增加厂房下部开挖，一般仅适用于小型水轮机(D1<0.5-0.8m)。 弯管直锥形：由一等直径的90°弯管和一直锥管组成。其结构简单，水头损失大，效率低，仅适用于小型卧轴HL。弯肘形：由直锥

22、段、肘管、出口扩散段组成。效率低于直锥形，但其可减小厂房开挖深度，获得较好水力性能。适用于大中型立式机组。作用：(1)汇集转轮出口水流，并引导水流排往下游。 (2)当HS>0时，以静力真空的方式使水轮机完全利用了这一高度所具有的势能。 (3)以动力真空的方式使水轮机回收并利用了转轮出口水流的大部分动能。八、针阀的定义、作用：喷针头在喷嘴内的移动构成了针形阀门，简称针阀，喷针头前后移动可控制水轮机引用流量。九、汽蚀(空化)系数的定义、性质：因为动力真空不能确切表达水轮机的空化性能也不便于水轮机减空化性能的比较，因此采用动力真空的相对值来表示，称此相对值为空化系数，用来表示。十、原型水轮机与

23、模型水轮机效率关系：原型水轮机的效率大于模型的效率；十一、轮系概念：满足几何相似的一系列大小不同的水轮机称为同轮系水轮机；十五、水轮机的运转特性曲线表示直径D一定，转速N一定的原理水轮机，其主要运行参数H、P、效率及之间的变化曲线。横坐标是P，纵坐标是H十六、水轮机的模型综合性曲线一单位流量为横坐标，单位转速为纵坐标十七、水轮机调节定义和途径：随着电力系统负荷变化，水轮机相应地改变导叶开度(或针阀行程)，使机组转速恢复并保持为额定转速的过程，称为水轮机调节。 反击式水轮机：HL、ZD：通过改变导叶开度a0 。ZZ：改变导叶开度a0和叶片转角。冲击式水轮机：通过改变针阀行程。第三章 水电站进水和

24、引水道建筑物一、有压进水口的高程确定方法位置：进口水流平顺、对称、无回流和漩涡，不出现淤积、不聚积污物，泄洪时能正常进水。(1)顶部高程：设在死水位以下，且应有一定的埋深(为防止漏斗漩涡)(2)底部高程：通常在水库设计淤沙高程以上11.5m。二、水电站进水口气锤、漏斗漩涡产生原因： 又称气浪，是压力水道中剧烈波动的压缩气体由进水口通道冲出而发出的喷水现象。产生原因为进水口淹没深度不够或管道充水过快而使压力水道混入空气。 进水口地形边界条件差，来流方向与进水口轴线夹角不合理，进水口淹没深度不够，进水口流速和尺寸不合理等。三、渠道的类型：(1)自动调节渠道：渠道首部堤顶和尾部堤顶的高程基本相同，并

25、高出上游最高水位，渠道断面向下游逐渐加大，渠末不设泄水建筑物。水电站引用流量Q = 0时，渠道水位水平，不会发生漫流和弃水现象。(2)非自动调节渠道：渠顶大致平行渠底，渠道深度沿途不变，其末端的压力前池中设溢流堰。Q引用<Qmax，水位超过堰顶，开始溢流，泄水至下游。四、压力前池的位置：压力前池设置在引水渠道或无压隧洞的末端，是水电站无压引水建筑物与压力管道的连接建筑物。定义和公用：把无压引水道的无压流变为压力管道的有压流的连接建筑物。平稳水压，平衡流量。均匀分配流量。渠道前池压力管道。拦阻污物和泥沙。渲泄多余水量。第四章 水电站压力管道一、标志压力管道规模的特征值：管道内径D(m)和水

26、压H(m)及其乘积HD值。目前HD最大达5000m2。二、压力管道按布置的分类：(一般就前两个)：三、坝体压力管道的类型：坝内埋管、坝上游面管道、坝下游面管道。四、坝内埋管理施工方法：方法一：安装一段钢管，浇筑一层混凝土。可省去二期混凝土，但施工干扰较大。方法二：坝体内预留钢管施工槽钢管在槽内一次组装回填混凝土接缝灌浆。(施工槽两侧及底部与钢管的距离应1m。斜管段底部可采用台阶过渡)五、坝内埋管软垫层的工作原理及其设置后砼与钢结构的受力分配情况；原理将钢管与坝体隔离，可吸收钢管在内水压作用下的径向变位，从而使内压只有很少一部分传至坝体。钢管承受绝大部分内水压力，受力明确。六、坝内埋管失稳的特征

27、：当荷载较大，坝体砼首先开裂钢衬的应力达到其屈服强度破坏。七、砼开裂过程：管顶处砼厚度小常先开裂应力重新分布，导致管底砼开裂其它断面砼相继开裂。八、压力管道供水方式分类及适用条件(能够结合实例绘制布置图)横着看，第二排对应第三个，第三排对应第二个。(1)单元供水，一管一机。不设下阀门。优点：结构简单、工作可靠、灵活性好，易于制作，无岔管。缺点：造价高。适用：单机流量大、长度短的地下埋管或明管； 砼坝内管道和明管道。(2)联合供水，一根主管，向多台机组供水。设下阀门。优点：造价低。缺点：结构复杂(岔管)、灵活性差。适用：水头高、流量小、引水道长的地下埋管和明管。(3)分组供水,设多根主管，每根主

28、管向数台机组供水。设下阀门。优缺点介于单元供水及联合供水之间。适用：管道较长，机组台数多，需要限制管径过大的地下埋管和明管。九、明钢管引近厂房的方式及适用条件(能够结合实例绘制布置图)(1)正向引近：钢管轴线与厂房纵轴线垂直。优点：水流平顺、水头损失小，开挖量小等。缺点：厂房及工作人员危险大。适用：水头较低、管道较短的水电站。(2)侧(纵)向引近：主管轴线与厂房纵轴线平行。优点：避免水流直冲厂房，减轻钢管破裂时对厂房及工作人员的威胁。缺点：水头损失大，厂房开挖量增加。适用：多用于高、中水头电站。(3)斜向引近适用：介于正向及纵向引近之间，主管纵轴线与厂房纵轴线斜交成一定角度。优缺点也介于二者之

29、间。适用：当地形、地质条件、引水系统及厂房布置要求适宜时采用这种布置方式，多用于分组供水和联合供水。十、阀门(原资料为机前阀即进水阀，但是没有这个东西)的类型及作用： 平板阀(闸阀)：一般用电动或液压操作。止水严密、运行可靠、维护方便。但体积及重量大，启门力大，动作缓慢，部分开启时容易产生汽蚀和振动。应用：常用于直径较小的压力钢管。 蝴蝶阀：阀板为一凸透镜形圆盘，或绕水平轴和垂直轴旋转，小型的用电动操作，大中型的用液压操作。横轴的有自闭倾向，适用于事故阀门，但接力器占用空间较大。竖轴结构复杂。优点：启闭力小，操作方便迅速，体积小，重量轻，造价低。缺点：水头损失较大，止水不严(可在阀板圆周上镶橡

30、皮围带，充以压缩空气止水)。适用：H<200m，管径较大情况，目前最大管径达8m球阀：球形外壳+可旋转的圆筒形阀体+附件。优点：开启状态时没有水头损失，止水严密，能承受高压。缺点：结构复杂，尺寸和重量大，造价高。适用：H>100m高水头水电站。十一、镇墩、支墩上管道的位置情况1、镇墩及其构造(1)功用：相当于固定端，水管在此处不产生任何位移。承受水管的轴向不平衡力。(2)布置：管道空间转弯处、渐变处或管道直线段距离超过150m。2、支墩(支座)及其构造 (1)功用：相当于定向支座，允许水管在支墩处沿轴向自由移动。承受水重和管重的法向分力。(2)布置：间距L取612m；当D特别大时，

31、L取3m。两镇墩间的支墩应等间距布置，设伸缩节的一跨间距应缩短。十二、伸缩节功用和位置：为消除温度应力，且适应少量的不均匀沉陷；常位于在上镇墩的下游侧第一节管的横向接缝处。十三、椭圆度的概念：管道剖面上相互垂直的两个直径之差十四、水电站压力管道管壁厚度及直径与水头变化的关系十五、明钢管外压稳定的验算公式、失稳原因及解决措施。(1) 稳定性验算：当外压力P增加到钢管能够抵抗外压临界压力Pcr时，钢管管壁就丧失稳定。临界压力Pcr为：s为钢材的泊松比。为了安全起见，引入安全系数K，明钢管可取K=2.0(2)失稳原因：管道放空时通气孔失灵，管道内产生真空。机组运行过程中由于负荷变化产生负水击，而使管

32、道内产生负压。(3)改善措施：增加管壁厚度、减小管道直径、提高钢材等级，原理从公式4-25出发；设置加劲环。加劲环断面的外压稳定计算公式：计算断面用加劲环的有效断面。以下两公式算得结果取小值。JR计算断面对自身中和轴的惯性矩； Rk加劲环有效断面中心半径； K安全系数，取K=2.0； l 加劲环的间距；Ae加劲环有效截面面积。十六、地下埋管的优点：与明管相比：布置灵活方便、减小钢衬厚度、运行安全。但工序多，工艺要求高，施工条件较差，且外压稳定问题突出。十七、地下埋管施工过程：开挖岩洞安装钢管回填砼灌浆。十八、地下埋管环向应力公式及降低其环向应力值的原理及工程措施；十九、地下

33、埋管初始缝隙的组成：(1)施工缝隙0(2)钢衬冷缩缝隙S(温差缝隙)(3)围岩冷缩缝隙R(4)围岩塑性压缩缝隙p二十、降低初始施工缝的措施：浇筑砼的水化热消散后在低温时进行接缝灌浆。在砼浇筑时降低入仓温度和对钢衬进行冷却，如喷洒冷水。采用膨胀砼回填。此法有时可不进行接缝灌浆。采用预埋骨料压浆砼二十一、地下埋管外压荷载的组成(1)地下水压力(2)钢衬与砼之间接缝灌浆压力(3)回填砼时流态砼的压力。二十二、岔管的布置形式：卜形布置 对称Y形布置三岔形布置二十三、岔管结构形式：(1)三梁岔管：两支管的相贯线用U梁加强，主管和支管的相贯线则用腰梁加强，组成薄壳和空间梁系的组合结构。U梁承受较大的不平衡

34、水压力，是梁系中的主要构件。布置：典型布置为Y形、卜形和三岔形。应用：内压较高、流量不大的明管道。(2)贴边式岔管：在主、支管的相贯线处管道外壁或内壁，或内外壁设置与管壳紧密贴合的补强板而成。补强板与管壁焊固形成一个整体。布置：典型布置为卜形。应用：中、低水头卜型布置的管道。(3)球形岔管：通过球面壳体进行分岔，沿圆柱形主、支管与球壳交接处的相贯线，设置圆环形加强梁。球壳内设导流板。布置：典型布置为Y形和三岔形。应用：高水头电站。国外采用比较多的一种成熟管型，目前国内应用尚少。(4)(内加强)月牙肋岔管：由主管扩大段(主锥)和支管缩小段(支锥)组成一个切于同一公切球的圆锥壳，并沿支锥的相贯线，

35、内插一月牙状的肋板，焊接在管壁上作为加强构件。它是在三梁岔管的基础上发展起来，目前在我国已基本取代了三梁岔管。布置：典型布置为Y形、卜形两种。应用：大中型电站。(5)无梁岔管：用主管和支管逐渐扩大的锥壳与中心的球壳比较连续、平顺地联接，不设置任何加固梁。布置：典型布置为Y形、卜形、三分岔形。应用：是一种有发展前途的管型，能发挥与围岩共同受力的优点。适用于大中型电站的地下埋管，国内应用较少 。(6)隔壁岔管：由扩散段、隔壁段、变形段组成，各级皆为完整的封闭壳体，除隔壁外无其他加强构件。应用：隔壁岔管是国外新发展起来的适应性强、流态较优、受力条件较好而不需特大锻件的岔管，但我国尚无实践。 第五章

36、水电站的水锤及调节保证计算一、水电站负荷变化引起的现象二、水锤的定义：在水电站运行过程中，为了适应负荷变化或由于事故原因，而突然启闭水轮机导叶(针阀)时，在很短的时间内，压力管道、蜗壳中的流速将突然增大或减小，内水压力也将急剧降低或升高，水轮机尾水管中压力也将发生相应的变化。在水流的惯性作用和水体与管壁弹性的影响下，这种降低或升高的压力将以压力波的形式和一定的波速在压力管道中往复传播，形成压力交替降低或升高的现象，如同锤击作用于管壁，并伴随轰轰的响声和振动，这种现象称为水锤，其压力波称为水锤波。三、水锤的危害(1) 压强升高过大水管强度不够而破裂；(2) 尾水管中负压过大尾水管汽蚀，水轮机运行

37、时产生振动；(3) 压强波动机组运行稳定性和供电质量下降。(4)水锤现象会引起明钢管的振动破坏。(5)负水锤会造成压力管道外压失稳。四、减小水锤压力的措施： (1)缩短压力管道的长度。原理：缩短压力管道长度，使从进水口反射回来的水锤波能够较早地回到压力管道末端，从而减小水锤值。缩短压力管道的常用措施：设置调压室。 (2)减小压力管道中的流速。原理：减小流速可减小压力管道中单位水体的动量，从而减小水锤压力。减小压力管道中的流速的措施：加大管径。 (3)改变调速器调节程序。中低水头电站：水轮机导叶可采取先快后慢的关闭规律。高水头电站：可采用先慢后快的调节规律。(采用合理的关闭规律减小水锤压强，简单

38、易行，又比较经济，应优先考虑。) (4)延长有效的关闭时间Ts，可降低水锤压力，但使机组转速变化率值增加，甚至超过允许值，要解决这个矛盾，可采取以下措施。反击式水轮机设置减压阀(放空阀)。方法：在蜗壳的进口附近装设减压阀。设置水阻器。冲击式水轮机的机组装置偏流器(折流板) (5)增加机组的飞轮力矩：GD2 (6)强电网二次保护。十、调节保证计算的任务：通过调节保证计算和分析，选择适当的机组调节时间Ts和方式， 使水锤压力和机组转速上升值均在经济合理的允许范围内。第六章 调压室一、调压室的作用：反射水锤波。基本上避免或减小压力管道传来的水锤波进入压力引水道；短压力管道的长度。减小水锤压力；及时蓄

39、水和供水二、基本布置方式：上游调压室(饮水调压室)、下游调压室(尾水调压室)、上下游双调压室系统；上有双调压室系统三、基本类型：简单圆筒式、阻抗式、双室式、溢流式、差动式、气垫式或半气垫式四、上游调压室的设置条件：初步分析时，由水流加速时间Tw来判断。五、我国的调压室设计规范规定：(1)水电站单独运行或其容量在电力系统中所占的比重超过50%时，【Tw】=1.5-2.0s(2)水电站容量在电力系统中所占的比重为50%-20%时，【Tw】=2.5-3.5s(3)水电站容量在电力系统中所占比重小于20%时，【Tw】=3.5-5.0s第七章 厂房总论 一、水电站厂房的组成：主厂房，副厂房，主变压厂房，

40、开关站，进水管、尾水管和交通道路二、水电站主厂房上下部结构的分界面：发电机层楼板地面；上部结构包括主机式和安装间，下部结构包括(1) 卧式机组：主要布置泄水设备(2)立式机组：a.水轮机层；b.蜗壳层；c.尾水管层三、主机室：运行于管理的主要场所，水轮发电机组及辅助设备布置的主机室；安装间：水电站机电设备卸货、拆箱、组装和机组检修时使用的地方；发电机层：安放水轮发电机组及辅助设备和仪表盘柜的场地；水轮机层:：发电机层地面以下与蜗壳顶部砼以上空间；蜗壳层：蜗壳及其周围钢筋砼结构坝体的空间部分；尾水管层：尾水管顶部与基础底板之间的空间；四、水电站中各辅助系统管道的颜色：压力油管红色；排油管黄色；输

41、气管白色；技术供水管蓝色；消防洪水管橘色；排水管绿色；污水管黑色；五、水电站厂房的基本类型：(1)引水式厂房；(2)坝后式厂房：坝后式明厂房、溢流式厂房、坝垛式厂房、挑越式厂房(3)坝内式厂房(4)河床式厂房(5)地下室厂房(6)半地下式厂房六、水轮发电机的基本类型：(1)悬挂式发电机(悬吊式发电机):推力承位于转子上方；(2)伞式发电机：推力轴承位于转子下方a.普通伞式:有上下轴承b.半伞式：有上导轴承，无下导轴承c.全伞式：无上导轴承，有下导轴承七、；安装间的位置及其内需同时检修的四大件是什么：一般位于厂房靠交通道的一端。特殊情况下，当机能台数较多时，厂房两端都设装配场。地下式厂房，也可以

42、将装配场设在机组中间。四大件：发电机转子、发电机上机架、水轮机转轮和水轮机顶盖。八、水电站主厂房剖面设计上确定的第一个高程： 九、副厂房及变压器位置的选择。副厂房：布置在主厂房的上游侧、下游侧和端部。(1)尽量靠近厂房内的机组，安全可靠。(2)便于运输、安装和检修。升压变压器与装配场靠近并在同一高程。(3)便于维护、巡视及排除故障。主变压四周留有0.81.0m以上的空间。(4)土建结构经济合理。应布置在不受洪水淹及的露天场地上，且四周设有排水设施。十、升压器;(1)坝后式厂房布置在厂坝之间的空间；(2)河床式厂房布置在尾水平台上；(3)引水式地面厂房可任意布置(4)由于受地形和场地限制，个别水

43、电站有可能将主变压器布置在厂房顶上(5)地下式、坝内式和溢流式厂房可布置在平行于主厂房的地下洞室或厂坝廊道内管壁直径及厚度的计算题一填空1:上游连接段用以引导_过闸_水流平顺地进入闸室，保护_两岸和闸基_免遭冲刷，并与_防渗刺墙_等共同构成防渗地下轮廓，确保在渗透水流作用下两岸和闸基的抗渗稳定性。2、水闸消能防冲的主要措施有 消力池 、_海漫_、 防冲槽 等。3、海漫要有一定的柔性，以 适应下游河床可能的冲刷 ；要有一定的粗糙性以 利于进一步消除余能 ；要有一定的透水性以 使渗水自由排出 。6、隧洞进口建筑物的型式有_竖井式_、_塔式_、_岸塔式_、_斜坡式_。其中_塔式_受风浪、冰、地震的影

44、响大，稳定性相对较差，需要较长的工作桥。7、正槽式溢洪道一般由_ 进水渠_ 、_控制段_、_泄槽_、 消能防冲措施_ 、_出水渠_五部分组成。其中_控制段_控制溢洪道的过水能力。8、泄水槽纵剖面布置，坡度变化不宜太多，当坡度由陡变缓时，应在变坡处用_反弧段_连接，坡度由缓变陡时，应在变坡处用_竖向射流抛物线_连接。9、水工隧洞按水流状态可分为_有压洞_、_无压洞_两种形式，_更能适应地质条件较差的情况，但其_复杂，所以应避免平面转弯。10、回填灌浆是填充_衬砌_与_围岩_之间的空隙，使之结合紧密，共同受力，以改善_传力_条件和减少_渗漏_。11、河岸溢洪道的类型主要有 正槽式 式、侧槽式、 井

45、 式和虹吸式四种。12、水工隧洞进口建筑物的按其布置及结构形式分为竖井式、 塔式 、岸塔式和斜坡 式。13、海漫应具有一定的 粗糙性 ，利于进一步消除余能；具有一定的 透水性 ，以便排出渗水；具有一定的柔性，适应河床的变形。14、坝下涵管为了有效地防止集中渗流，在涵管12m的范围内用回填粘土做防渗层，这个防渗层称为 涵衣 。15、土石坝管涌渗透变形中使个别小颗粒土在孔隙内开始移动的水力坡降称为 临界坡降 ；使更大的土粒开始移动，产生渗流通道和较大范围内破坏的水力坡降称为 破坏坡降 。16、在土石坝的坝坡稳定计算中，可用替代法考虑渗透动水压力的影响，在计算下游水位以上、浸润线与滑弧间的土体的滑动

46、力矩时用 饱和重度，计算抗滑力矩时用 浮 重度。17、不平衡剪力在闸墩和底板进行分配时可采用 弹性地基梁 法和 反力直线 法。18、水闸按照其所承担的任务分为节制闸、 进水 闸、 分洪 闸、排水闸和挡潮闸。9、过闸水流形态复杂，易发生的不利流态有波状水跃 和折冲水流 。11、无压隧洞多采用 圆拱直墙形 断面。12、土石坝砂砾石地基处理属于“上防”措施铅直方向的有 粘性土截水墙 、板桩、 混凝土防渗墙和帷幕灌浆。13土石坝按施工方法可分为 碾压式土石坝 、 水力充填坝 、和 定向爆破堆石坝 三种型式。14土石坝的剖面拟定是指 坝顶高程 、 宽度 、 坝坡 、和基本剖面的拟定。15在土石坝的坝顶高

47、程计算中，超高值Y= R+e+A （写出公式）。公式中各字母代表的含义是： R:波浪在坝坡上的最大爬高 、 e:最大风雍水面高度 、 A安全加高 。16水闸按照所承担的任务可为： 节制 闸、 进水 闸、 分洪 闸、 泄水 闸和 挡潮 闸五种类型。17水闸的孔口尺寸决定于 过闸流量 及其相应的 上下游水位差 。18水闸的两岸联结建筑物从结构形式上可分为 重力式 、 悬臂式 、 扶壁式 、和 空箱式 等四种形式。19水闸闸墩门槽颈部的最小厚度 不小于0.4米，是为了满足 强度 的需要。20水工隧洞进口建筑物的结构形式有： 竖井式 、 塔式 、 岸塔式 、和 斜坡式 。21水工隧洞按洞内水流状态可分

48、为 有压隧洞 和 无压隧洞 。22正槽式溢洪道由 进水渠 、 控制段 、 泄槽 、 消能防冲设施 和 出水渠 五部分组成。23、挑流消能一般适于 （基岩较坚固的中高溢流坝） 。挑射角度一般为20°-25°若挑射角度加，（挑射距离）增大，且（ 冲坑）  加深。24、 （地震烈度） 表示地震对建筑物的影响程度。（ 烈度 ）越大，表示对建筑物的破坏越大，抗震设计要求越高。25、溢流坝的溢流面由顶部的（曲线段）、中间的 （直线段） 、底部的 （反弧段）组成。26、

49、扬压力是由上、下游水位差产生的（渗透压力）和下游水深产生的（浮托力）两部分组成，扬压力对重力坝的（坝体稳定）不利。27、重力坝的失稳型式有（滑动），（倾覆破坏）。28、挑流鼻坎的型式有（连续式），（差动式）。29、坝基的固结灌浆的目的是提高坝基的（整体性），（强度），降低其（透水性）。灌浆孔的布置，采用（梅花形）的排列。灌浆压力一般为（0.2-0.4MPa），有混凝土盖重时为（0.4-0.7MPa）。30、重力坝的泄水孔按其作用分为（泄洪），（发电），（排沙），（施工导流），灌浆孔和放水孔。31、重力坝的类型，按筑坝材料分类。有（混凝土重力坝），（浆砌石重力坝）。32、非溢流坝的坝顶或防浪墙顶

50、必须高出库水位，其高出水位的高度为h=hl+hz+hc，其中hl表示（波浪高度），hz表示（波浪雍高），hc表示（安全加高）。因空气阻力比水的阻力（小），所以波浪中心线高出静水面一定高度。33、单宽流量的大小是溢流坝设计中一个很重要的控制指标。如果单宽流量越大，对消能防冲 不利，但对枢纽布置 有利。34、重力坝剖面设计通常上游坡比为（1：01：0.2）下游坡比为（1：0.61：0.8）。坝体实用剖面常用的型式有（上游面铅直），（上游面向上游倾斜），（上游坝面上部铅直下部倾斜）。35、混凝土重力坝的材料应满足（强度），（耐久性）的要求。大坝混凝土抗压强度龄期一般为（90天）保

51、证率为80%的轴心抗压强度。36、重力坝的沿坝基面抗滑稳定分析是取单宽作为计算单元。计算公式有（抗剪断公式），（抗剪强度公式）。它们之间的区别是是否考虑混凝土与基岩的（凝聚力）。37、溢流坝大孔口溢流式泄水是在闸墩上部设置胸墙，即可利用胸墙挡水，也可（减少闸门高度）和（降低堰顶高程）。38、重力坝横缝的上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下及坝内廊道和孔洞穿过分缝处的四周等部位应设置止水设施。止水有（金属的）、（沥青的）、塑料的、塑料的及钢筋的。39、碾压混泥土坝是用（水泥含量比较的）超干硬性混凝土，经碾压建成的混凝土坝。其优点有胶凝材料用量少，不设（纵缝），节省了模板和接缝灌浆等费用。40、地

52、基处理的主要任务是（防渗），（提高基岩强度）。41、浆砌石重力坝是由石料和（胶结材料）砌筑而成的坝。其中石料的性能和形状对砌体强度有很大的影响，砌筑坝体的石料可分为（块石）、（条石）、毛石等。42.重力坝的优点：   安全可靠  ；对地形、地质条件适应性强；枢纽泄洪容易解决，便于枢纽布置； 施工方便，便于机械化施工结构作用明确，应力计算和稳定计 算比较简单。43我国水利建设面临的主要问题： 防洪减灾体系 不够完善，江河防洪形势依然严峻；水资源短缺导致供需矛盾突出； 水生态环境    恶化的趋势仍未得到有效遏制；国民经济的发展对清洁能源

53、的需求的不断增加。44.在下列指标，用以确定水利工程等别的依据有：规模、效益、重要性45. 拱坝的工作特点主要从稳定特点结构特点荷载特点运用特点施工特点46.土石坝坝基处理的主要要求是：控制  渗流，减少渗流坡降，避免管涌                              

54、0;  等有害的渗流变形，控制渗流量；保持 坝体和坝基的静力和动力稳定，不产生过大的有害变形，不发生明显的不均匀沉降，竣工后坝基和坝体的总沉降量不宜大于坝高的1%；在保证坝体安全运行的条件下，节省投资。47.泄槽边墙高度根据水深，并考虑冲击波、弯道及水流掺气的影响，再加上一定的超高来确定48.自溃式非常溢洪道是非常溢洪道的一种型式，即在非常溢洪道的底板上加设自溃堤。按溃决方式可分为漫顶自溃和引冲自溃两种型式。49.水闸一般由   闸室  、上游连接段和下游连接段等三部分组成，闸室是水闸的主体，  闸门   

55、0;      用来挡水和控制流量。50.水工隧洞的工作特点包括：（1） 水力  特点，除少数表孔进口外，大多数属于深式泄水孔；（2）结构特点，即洞室开挖后，引起应力重分布，导致围岩变形甚至崩塌，为此常布置临时支护和永久性衬砌；承受较大得内水压力得隧洞，要求围岩具有足够得厚度和必要得衬砌；（3） 施工 特点，即隧洞一般断面小，洞线长，工序多，干扰大，施工条件差，工期较长。51. 在大坝安全监测中，仪器监测包括：变形观测、 接缝  、裂缝观测、应力、应变和温度观测、渗流观测、  水流观测  等五项内容。52

56、.重力坝的缺点有： 剖面尺寸大 ，水泥石料等用量多；坝体应力较低，材料强不能能充分发挥； 扬压力 大，对稳定不利；砼体积大，温控要求较高。53.水工建筑物的特点： 工作条件复杂性 ，即：因水的作用产生静水压、扬压力、渗水作用、泄水冲刷等；设计选型独特性；施工建造的艰巨性；对环境影响显著；  失事后果的严重性 ，即：失事后，水头急泄、人民财产损坏严重。54拱坝破坏形式：拱座失稳、压应力过大,局部拉应力过大，其中拱坝的安全关键是拱座稳定。55.渗流变形有： 管涌 、  流土 、接触冲刷、接触流土等四种。56.随着水利水电建设的发展，对于泄水重力坝的高速水流，已经出现了 

57、; 宽尾墩 、 台阶式  溢流坝面和T形墩等新型高效的消能工。57. 河岸溢洪道的型式主要有： 正槽式  、   侧槽式、竖井式、虹吸式等四种型式。58.水闸按其所承担的任务，可分为： 节制闸（拦河闸） 、进水闸、 分洪闸 、排水闸、挡潮闸、冲沙闸等；此外还有排冰闸和排污闸。59. 水工隧洞按功用可分为：  泄洪 ； 引水 ，即用于发电、灌溉、供水、航运输水；排沙隧洞；放空隧洞；施工导流隧洞。60.防渗体的作用是： 降低浸润线，保证下游坡稳定；降低渗流量，防止渗透变形。61.排水体的作用是： 降低浸润线和孔隙压力，改变渗流方向，防止渗流出逸处产

58、生渗透变形，保护坝坡土不产生冻胀破坏。62.举世瞩目的长江三峡工程的双线五级船闸主要由 1闸室 2闸首 3输水系统4引航道组成。63.为了改善水流，调整、稳定河槽，以满足防洪、航运、引水等要求所修建的河道整治建筑物型式有 丁坝、 顺坝、 锁坝、 潜坝、 护岸工程       。64.兴建水利工程后，水库下游环境的变化主要表现在：   1、河道冲刷 2、河道水量变化3 、河道水温 4、河道水质65.兴建水利工程后，水库库区环境的变化主要表现在： 1、淹没 2、滑坡、坍岸 3、水库淤积4、生态变化5、水温变化6、水质变

59、化7、气象变化8、诱发地震 9、卫生条件66、支墩坝的特点是扬压力（小），挡水面板的坡度较缓，可充分利用面板上的（水重），工程量省。二名词解释 1流土 在粘性土或均匀的非粘性土中，由于渗流作用，成块土体被掀起浮动的现象。2管涌 在非粘性土或粘性很小的土中，由于渗流作用，坝体或坝基的细小颗粒被渗流带走逐步形成渗流通道的现象。3地下轮廓线 水流在上下游水位差作用下，经地基向下游渗透，并从护坦的排水孔等处排出，上游铺盖，板桩及水闸底版等不透水部分与地基的接触处。4围岩压力 :隧洞在岩体中开挖衬砌后，围岩的变形，滑移乃至坍塌趋势受到衬砌扼阻，此时围岩作用于衬砌的力称为围岩压力5弹性抗力 当衬砌承受荷载向围岩方向变形时，会受到围岩的抵抗，这个抵抗力称之为弹性抗力6:侧槽溢洪道：泄槽轴线与溢流堰的轴线接近平行，即水流过堰后，在侧槽段的极短距离内转弯约90度，再经泄槽泄入下游。7、不平衡剪力：由于底板上的荷载在顺水流方向是有突变的，而地基反力是连续变化的，所以，作用在单宽板条及